System metryczny – jak powstał i dlaczego zmienił świat
Przed systemem metrycznym każdy region Europy używał własnych jednostek. Funt w Londynie ważył inaczej niż funt w Paryżu. Stopa w Wiedniu różniła się od stopy w Amsterdamie. Handel i nauka były przez to koszmarem. Metr miał to zmienić raz na zawsze.
Rewolucja jako punkt startowy
W 1789 roku we Francji wybuchła rewolucja. Nowy rząd szybko uznał, że ujednolicenie miar to kwestia polityczna i ekonomiczna. Talleyrand złożył projekt do Akademii Nauk, Akademia powołała komisję z największymi naukowcami epoki: Lavoisierem, Lagrangem, Laplace'em, Monge'em i Condorcetem.
Ich cel był ambitny: stworzyć system miar oparty na naturze, nie na ciele króla czy obyczaju lokalnym.
Definicja metra w 1793 roku
Komisja zdecydowała: metr będzie równy jednej dziesięciomilionowej części odległości od równika do bieguna wzdłuż południka przechodzącego przez Paryż.
1 metr = 1/10 000 000 × (odległość równik–biegun)
Żeby to zmierzyć, geodeci Jean-Baptiste Delambre i Pierre Méchain przez 7 lat (1792–1799) mierzyli łuk południka od Dunkierki do Barcelony – w środku trwającej rewolucji, ze wszystkimi jej niebezpieczeństwami.
Na podstawie wyników obliczono, że obwód Ziemi wynosi ok. 40 009 km (dziś wiemy, że to 40 007,863 km – błąd pomiaru wyniósł 0,02%).
Kilogram i reszta układu
Jednocześnie z metrem zdefiniowano kilogram: masa 1 litra wody w temperaturze 4°C przy standardowym ciśnieniu. Jeden litr to 1 decymetr sześcienny (10 cm × 10 cm × 10 cm).
System był elegancki: długość, objętość i masa łączyły się w logiczną całość przez potęgi 10.
| Jednostka | Definicja pierwotna | Definicja współczesna (SI) |
|---|---|---|
| Metr | 1/10⁷ odległości równik–biegun | Odległość przebyta przez światło w próżni w czasie 1/299 792 458 sekundy |
| Kilogram | Masa 1 litra wody | Masa artefaktu (do 2019), od 2019: definicja przez stałą Plancka |
| Sekunda | 1/86 400 doby słonecznej | 9 192 631 770 cykli promieniowania atomu cezu-133 |
Szerzenie się systemu
Francja oficjalnie przyjęła metr w 1795 roku. Napoleon, choć sam wolał stare miary, eksportował system metryczny przez podboje. Po jego upadku wiele krajów wróciło do starych miar – ale nie na długo.
| Rok | Wydarzenie |
|---|---|
| 1795 | Francja oficjalnie przyjmuje system metryczny |
| 1875 | Konwencja Metryczna (Metre Convention) – 17 krajów, w tym USA |
| 1889 | Pierwsza Generalna Konferencja Wag i Miar, wzorce z platyny i irydu |
| 1960 | Wprowadzenie SI (Système International d'Unités) |
| 1965 | Wielka Brytania deklaruje przyjęcie systemu metrycznego |
| 1975 | USA podpisują Metric Conversion Act, ale bez obowiązku |
| 2019 | Redefinicja SI – wszystkie jednostki oparte na stałych fizycznych |
Opór i nawroty
USA podpisały Konwencję Metryczną w 1875 roku. Od tamtej pory kilkukrotnie próbowały przejść na metrykę – i za każdym razem się wycofywały. Ostatnia poważna próba to lata 70. XX wieku, zakończona fiaskiem z powodów kulturowych i ekonomicznych.
Ironicznie: przemysł naukowy i kosmiczny USA od zawsze używa systemu SI. Wypadek sondy Mars Climate Orbiter w 1999 roku – wartość o nominale newtonosekundy przekazano w funt-sekundach – kosztował 125 milionów dolarów i zakończył misję.
Trzy kraje bez metryki
Dziś tylko trzy kraje na świecie oficjalnie nie przyjęły systemu SI jako obowiązującego:
- USA – używa systemu imperialnego, SI tylko w nauce i medycynie,
- Liberia – historycznie pod wpływem USA,
- Myanmar – stopniowe przechodzenie w toku.
Pozostałe ~195 krajów świata używa systemu SI. Choć wiele z nich (jak Wielka Brytania) zachowało imperialny "w terenie" do codziennego użytku.
Dlaczego metr wygrał
Prostota dziesiątkowa. Przeliczanie w systemie metrycznym to przesuwanie przecinka:
1 km = 1000 m = 100 000 cm = 1 000 000 mm
W systemie imperialnym:
1 mila = 1760 jardów = 5280 stóp = 63 360 cali
Nauka nie mogła sobie pozwolić na ten bałagan. Metr zwyciężył, bo tak działa matematyka.